DE2311369A1

DE2311369A1 - ELECTRON BEAM TUBE WITH A NON-ROTATIONAL SYMMETRIC ELEMENT

Info

Publication number: DE2311369A1
Application number: DE19732311369
Authority: DE
Inventors: Edial Francois Scheele
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-03-24
Filing date: 1973-03-08
Publication date: 1973-10-04
Also published as: GB1421865A; FR2177860B3; FR2177860A1; JPS4915359A; NL7203931A; US3881136A; CA963069A; IT980662B

Description

PHN.6200. KTS/EVH. PHN.6200. KTS / EVH.

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Anmelde: N.V. Philips' GioeÜampenfubriekenRegistration: N.V. Philips' GioeÜampenfubrieken

Akte No. PHN-6200
Anmeldung vom; 5. MärZ 1973File No. PHN-6200
Registration from; March 5, 1973

Elektronenstrahlröhre mit einem nicht-rotationssymmetrisohen Element.Cathode ray tube with a non-rotationally symmetrical Element.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre, die einen Bildschirm und ein Elektronenstrahlerzeugungs· system enthalt, das mit einer Kathode, einem Steuergitter, einer Beschleunigungsanode, einem nicht-rotationssymmetrischen elektronenoptischen Element und einer Hauptlinse zur Erzeugung eines Auftrefflecks eines von der Kathode zu emittierenden Elektronenbündels auf der Bildfltohe versehen ist.The invention relates to a cathode ray tube which has a screen and an electron beam generator system contains that with a cathode, a control grid, an acceleration anode, a non-rotationally symmetrical electron-optical element and a main lens for generating an incident leak of one to be emitted from the cathode Electron bundle is provided on the Bildfltohe.

Eine derartige Elektronenstrahlröhre ist z.B. aus der amerikanischen Patentschrift 2 058 482 bekannt. Das darin beschrieben· Elektronenstrahlerzeugungssystem enthält ein Steuergitter mit einer nicht-rotationssymmetrischen Oeffnung. Von diesem Gitter wird ein von einer Kathode emittiertesSuch a cathode ray tube is known, for example, from American patent specification 2,058,482. That in it described · electron gun contains a Control grid with a non-rotationally symmetrical opening. From this grid, one is emitted from a cathode

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Elektronenbündel zu einem nicht-rotationssymmetrischen Bündel verfonnt. Dabei muss das Verhältnis zwischen dem Abstand der Kathode vom Steuergitter und der grSssten Querabmessung der Oeffnung im Steuergitter bestimmte Bedingungen erfüllen. Diese Bedingungen müssen eingehalten werden, um bei Elektronenstrahlerzeugungssystemen mit einer Beschleunigungsanode mit einer verhältnismBssig grossen Oeffnung dennoch ein Elektronenbundel mit ausreichender Stromstärke erhalten zu kSnnen.Electron bundle formed into a non-rotationally symmetrical bundle. The relationship between the The distance between the cathode and the control grid and the largest transverse dimension of the opening in the control grid are subject to certain conditions fulfill. These conditions must be complied with in order for electron guns with an accelerating anode with a relatively large opening to occur Electron bundles with sufficient amperage are obtained can.

Die Erfindung bezweckt, eine Elektronenstrahlröhre zu schaffen, bei der unter Verwendung eines nicht-rotationssymmetriechen elektronenoptischen Elements im Elektronenstrahler zeugungs sy st em ein scharf definierter Auftreffleck mit einem gewählten AchsenverhSltnis auf dem Bildschirm fokussiert werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Elektronenstrahlröhre von der eingangs erwähnten Art gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-rotationssymmetrische elektronenoptische Element eine emittierende Kathodenfläche mit ovalem Umriss und ein astigmatisches Elektronenbündel herbeiführt, und dass die Lage der Hauptlinse derart an das Ausmass des Astigmatismus des Bündels angepasst ist, dass eine Abbildung des Elektronenbündels in der Bildebene einen soharf begrenzten Auftreffleck mit einem bestimmten AchsenverhSltnis bildet.The aim of the invention is to create a cathode ray tube in which, using a non-rotationally symmetrical electron-optical element in the electron beam generating system, a sharply defined impact spot with a selected axis ratio can be focused on the screen. A cathode ray tube is used for this purpose of the type mentioned at the beginning according to the invention, characterized in that the non-rotationally symmetrical electron-optical element has an emitting cathode surface oval outline and an astigmatic electron beam, and that the position of the main lens is so close to the extent of the astigmatism of the bundle is adapted so that an image of the electron bundle in the image plane is one so strictly limited impact spot forms with a certain axial ratio.

Bei einer Elektronenstrahlröhre gemäss der Erfindung ist durch eine richtige Wahl der erwähnten Grossen ein Auftreffleck mit verhältnismässig geringer Breite erzielbar. Die Länge des Auftrefflecks kann dabei gerade innerhalb einesIn a cathode ray tube according to the invention a correct choice of the sizes mentioned can achieve an impact spot with a relatively small width. The length of the impact leak can be just within one

3 0 ^Λ 8 4 D / 0 δ 0 f 3 0 ^Λ 8 4 D / 0 δ 0 f

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zuvor bestimmten Wertes gehalten werden. Die Lage der Hauptlinse in einer Elektronenstrahlröhre ist meistens durch andere Bedingungen bestimmt. Z.B. ist der Abstand der Hauptlinse vom Bildschirm häufig durch die Röhrenart bestimmt. Da eine maximale Auftreffleckbreite nicht überschritten werden darf, muss der Vergrösserungsfaktor der Hauptlinse unterhalb eines bestimmten Wertes bleiben. Durch den gegebenen Abstand der Hauptlinse vom Bildschirm und den aufgedruckten VergrBsserungsfaktor ist die Lage der Hauptlinse zwischen einem Dingpunkt des Elektronenbündels und dem Bildschirm bestimmt. Dadurch, dass dem Bündel ein dieser Lage der Hauptlinse entsprechendes Ausmass an Astigmatismus erteilt wird, ist gemäss der Erfindung ein Auftreffleck erhaltbar, der die gestellten Anforderungen erfüllt. Insbesondere kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei einer Farbbildwiedergaberöhre vom Indextyp ein ovaler Auftreffleck erzielt werden, mit dem ein farbenreines Bild mit ausreichendem Auflösungsvermögen erzeugt werden kann. Die Struktur des Bildschirmes in einer solchen Röhre lässt für den Auftrefffleck ein Achsenverh&ltnis von etwa 5 zu. Dadurch, dass die Gitterbohrung des Elektronenstrahlerzeugungssysteras als das nicht-rotationssymmetrische Element gewählt wird, werden dabei in bezug auf ein entsprechendes rotationssymmetrisches Elektronenbündel die Kathodenbelastung und die Raumladung im Elektronenbündel herabgesetzt.previously determined value. The position of the main lens in a cathode ray tube is mostly determined by other conditions. For example, the distance between the main lens and the screen is often determined by the type of tube. Since a maximum impact lick width is not exceeded must be the magnification factor of the main lens stay below a certain value. Due to the given distance of the main lens from the screen and the printed The magnification factor is the position of the main lens between a thing point of the electron beam and the screen. The fact that the bundle is given a degree of astigmatism corresponding to this position of the main lens, According to the invention, an impact spot can be obtained that meets the requirements. In particular, with a preferred embodiment of the invention in a color display tube of the index type achieved an oval impact spot with which a pure color image with sufficient resolution can be produced. The structure of the The screen in such a tube allows an axis ratio of about 5 for the point of impact. Because the Grid hole of the electron beam generation system is selected as the non-rotationally symmetrical element the cathode load and the space charge in relation to a corresponding rotationally symmetrical electron bundle reduced in the electron bundle.

Ausführungsbeispiele von Elektronenstrahlröhren gemäss der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of cathode ray tubes according to the invention are described in greater detail below with reference to the drawing explained. Show it:

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Fig. 1 skizzenhaft einen Schnitt durch ein für eine Elektronenstrahlröhre gemäss der Erfindung geeignetes Elektronenstrahlerzeugungssystem, 1 is a sketch of a section through an electron beam generating system suitable for a cathode ray tube according to the invention,

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines aus einer Gitterbohrung, einer ersten Anodenbohrung und einer Blende einer Elektronenstrahlröhre nach der Erfindung bestehenden Gebildes,Fig. 2 shows a preferred embodiment of one of a Grid hole, a first anode hole and a diaphragm of a cathode ray tube according to the invention Structure,

Fig. 3 skizzenhaft einen Strahlengang des Elektronenbündels, in zwei Symmetrieebenen des Elektronenstrahlerzeugungssystems gemessen,3 is a sketch of a beam path of the electron beam, in two planes of symmetry of the electron gun measured,

Fig. k eine graphische Darstellung, in der ein Mass für den Astigmatismus des Elektronenbündels in Abhängigkeit vom Achsenverhältnis der Gitterbohrung gegeben wird,FIG. K shows a graph in which a measure for the astigmatism of the electron beam is given as a function of the axial ratio of the grid bore,

Fig. 5 schematisch einen Schnitt durch eine Farbbildwiedergaberöhre vom Indextyp, bei der die Erfindung Anwendung findet.5 schematically shows a section through a color display tube of the index type to which the invention applies.

Ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, wie es in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, enthält eine Kathode 1, ein Steuergitter 2, eine erste Anode 3, eine Hochspannungsanode 4, eine Hauptlinsenelektrode 5 und eine zweite Hochspannungsanode 6. Bei praktischen Systemen werden die zylindrischen Elektroden mit Hilfe von Montagestiften 7 und z.B. drei Glasstäben 8 zu einem Ganzen zusammengebaut. Die Kathode wird vorzugsweise mit Keramikringen im Steuergitterrohr angebracht. Der Abstand des Steuergitters von der Kathode wird durch die Montageringe fixiert. Im Gitterrohr ist ein Heizfaden 9 angebracht. Die Kathode ist z.B. eine Vorratskathode mit einer aus einem porösen Material, wie gesintertem Wolfram, bestehendenAn electron gun as shown in Fig. 1 is shown schematically, contains a cathode 1, a control grid 2, a first anode 3, a high voltage anode 4, a main lens electrode 5 and a second high voltage anode 6. In practical systems, the cylindrical Electrodes assembled into a whole with the help of assembly pins 7 and e.g. three glass rods 8. The cathode will preferably attached with ceramic rings in the control grid tube. The distance between the control grid and the cathode is determined by the mounting rings fixed. A filament 9 is attached in the lattice tube. The cathode is e.g. a supply cathode with a made of a porous material such as sintered tungsten

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Platte 10. Für ein derartiges Elektronenstrahlerzeugungssystem können die folgenden Abmessungen gelten. Abstand zwischen der Kathode und der der Kathode zugekehrten Begrenzung des Steuergitters 125/um. Dicke des Steuergitters 75/um. Abstand zwischen dem Steuergitter und der ersten Anode 150 /um. Dicke der ersten Anode 150/um. Abstand zwischen der ersten Anode und der ersten Hochspannungsanode h mm. Abstand zwischen je einer Hochspannungsanode und der Hauptlinsenelektrode 2,5 nun. Länge der ersten Hochspannungsanode 38 mm. LSnge der Hauptlinsenelektrode 30 mm. LSnge der zweiten Hochspannungsanode 15 mm, Innendurchmesser der Anodenrohre 20 mm. Die erste Hochspannungsanode hat an der dem Steuergitter zugekehrten Seite eine Verjüngung auf 4,5 nun. Es ist übrigens für die Erfindung unerheblich, ob das Elektronenstrahlerzeugungssystem ein Tetrodensystem, wie es vorstehend geschildert worden ist, oder ein Triodensystem ist, in welch letzterem Falle die erste Anode fehlt. Die Hauptlinse kann statt der beschriebenen Unipotentiallinse eine elektromagnetische Linse oder eine beschleunigende elektrostatische Linse sein.Plate 10. The following dimensions may apply to such an electron gun. Distance between the cathode and the boundary of the control grid facing the cathode 125 / um. Thickness of the control grid 75 / µm. Distance between the control grid and the first anode 150 / µm. Thickness of the first anode 150 µm. Distance between the first anode and the first high-voltage anode h mm. Distance between each high-voltage anode and the main lens electrode 2.5 now. Length of the first high-voltage anode 38 mm. L Length of main lens electrode 30 mm. Length of the second high-voltage anode 15 mm, inner diameter of the anode tubes 20 mm. The first high-voltage anode now tapers to 4.5 on the side facing the control grid. It is incidentally irrelevant for the invention whether the electron gun is a tetrode system, as has been described above, or a triode system, in which latter case the first anode is missing. Instead of the unipotential lens described, the main lens can be an electromagnetic lens or an accelerating electrostatic lens.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Steuergitter eine Oeffnung 11 von der in Fig. 2 dargestellten Form auf, die nachstehend als Diamantform bezeichnet wird. Eine solche Diamantform setzt sich aus einem mittleren Rechteck oder Quadrat 12, das im vorliegenden Fall ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 250 /um ist, und zwei anschliessenden Dreiecken 13 mit derartigen Abmessungen zusammen, dass die Gesamtlänge der Steuergitteröffnung 1250 /um ist. Die erste Anode 3 hat eine Oeffnung 14, die im vorliegenden Falle auchIn a preferred embodiment, the control grid has an opening 11 of the shape shown in FIG hereinafter referred to as the diamond shape. Such a diamond shape consists of a middle rectangle or square 12, which in the present case is a square with a side length of 250 μm, and two subsequent ones Triangles 13 with such dimensions that the total length of the control grid opening is 1250 / µm. The first Anode 3 has an opening 14, which is also the case in the present case

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eine Diamantform aufweist, wobei die Seite eines entsprechenden Quadrats 15 eine Länge von 450 /um hat. Einschliesslich der sich anschliessenden Dreiecke 16 ist die Gesamtlänge der Oeffnung in der ersten Anode 1350 ,um, Fig. 2 zeigt weiter eine Blendenöffnung 17. Diese ist hier kreisförmig und hat einen Durchmesser von 1000 /um. Eine Blendenplatte 18, in der sich die Oeffnung 17 befindet, ist in der ersten Hochspannungsanode k angeordnet, wie Fig. 1 zeigt. Der Abstand zwischen dem Steuergitter und der Blende beträgt z.B. 20 mm. Die Lage der Blende im Anodenrohr ist insbesondere dadurch bestimmt, dass sich die Blende in einem Aequipotentialgebiet befinden muss· Dadurch wird Linsenwirkung an der Blende verhindert. Eine Linsenwirkung an dieser Stelle würde dadurch, dass das Elektronenbundel die Blende grösstenteils oder ganz füllt, eine grosse Aberration zur Folge haben. Die Grosse der Blendenöffnung, die im übrigen auch langgestreckt sein kann, kann der optimalen Lage im Anodenrohr angepasst werden. Die Blende bestimmt einen Höchstwert für die Querabmessung des Bündels in der Hauptlinse und fängt Streustrahlen, die z.B. durch Gitteremission erzeugt werden, ab. Im Betrieb des Systems führen die Hochspannungsanoden eine Spannung von z.B. 25 kV, die Hauptlinsenelektrode eine Spannung von etwa 7,5 kV und die erste Anode eine Spannung von etwa 500 V. Aus Messungen und Berechnungen folgt, dass mit einer einfachen Hauptebene 19 für die Hauptlinse, die in der Mitte der Elektrode 5 liegt, die optischen Eigenschaften der Linse mit guter Annäherung beschrieben werden können.has a diamond shape, the side of a corresponding square 15 having a length of 450 / µm. Including the adjoining triangles 16, the total length of the opening in the first anode is 1350 μm, FIG. 2 also shows a diaphragm opening 17. This is circular here and has a diameter of 1000 μm. A diaphragm plate 18, in which the opening 17 is located, is arranged in the first high-voltage anode k , as FIG. 1 shows. The distance between the control grid and the diaphragm is, for example, 20 mm. The position of the diaphragm in the anode tube is determined in particular by the fact that the diaphragm must be in an equipotential area. This prevents the lens from acting on the diaphragm. A lens effect at this point would result in a large aberration because the electron beam largely or completely fills the diaphragm. The size of the aperture, which can also be elongated, can be adapted to the optimal position in the anode tube. The diaphragm determines a maximum value for the transverse dimension of the bundle in the main lens and intercepts scattered rays that are generated, for example, by grating emission. When the system is in operation, the high-voltage anodes carry a voltage of e.g. 25 kV, the main lens electrode a voltage of about 7.5 kV and the first anode a voltage of about 500 V. From measurements and calculations it follows that with a simple main plane 19 for the main lens , which lies in the middle of the electrode 5, the optical properties of the lens can be described with good approximation.

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In Fig. 2 gibt die gestrichelte Linie 20 einen Umriss einer Emissionsoberflache an. Bei sämtlichen hier zur Sprache kommenden Gitterbohrungen hat die Emissionsfläche mit guter Annäherung eine elliptische Begrenzung. Die in Fig. 2 längs der Linie I-I zu messende Hauptachse der Emissionsfläche verläuft entlang der grossen Achse der Gitterbohrung, und die längs der Linie II-II zu messende Nebenachse steht senkrecht auf ihr. Das Elektronenbündel hat zwei Symmetrieebenen, die durch die erwähnten Linien I-I und II-II und durch die optische Achse des Systems bestimmt werden. Unter normalen Bedingungen hat der Auftreffleck auf dem Bildschirm die gleich· Richtung wie die Emissionsfläche. Nachstehend werden in der durch I-I gehenden Symmetrieebene gemessene Bündelabmessungen als Hauptachse und in der durch II-II gehenden Symmetrieebene als Nebenachse bezeichnet. Das Verhältnis zwischen den so gemessenen Achsen wird als die ElliptiSität e_ bezeichnet, auch wenn die Achsen an einer Stelle gemessen sind, an der der Bündelquerschnitt keine Ellipse ist. Auch das Achsenverhältnis der unterschiedlichen Gitter- und Anodenbohrungen wird nachstehend mit e_ bezeichnet. Mit der Hauptlinse wird ein Gegenstand 21, der in einem Abstand ρ vor der Hauptebene 19 liegt, in einer Ebene 22 abgebildet, die in einem Abstand £ hinter der Hauptebene 19 liegt. In Fig. 3 ist diese Abbildung mit einem Konstruktionsstrahl für ein Elektronenbündel dargestellt. Der Gegenstand 21 ist dabei der kleinste Querschnitt (cross-over) des Elektronenbündels, in der die Nebenachse enthaltenden Symmetrieebene betrachtet. Tatsächlich ist hier der virtuelle GegenstandIn FIG. 2, the dashed line 20 indicates an outline of an emission surface. With all of them here for the language coming grid holes has the emission area with good Approximate an elliptical limit. The longitudinal in Fig. 2 the main axis of the emission surface to be measured along the line I-I runs along the major axis of the grid bore, and the minor axis to be measured along the line II-II is perpendicular to it. The electron bundle has two planes of symmetry, which are determined by the mentioned lines I-I and II-II and by the optical axis of the system. Under normal The impact spot has the conditions on the screen same · direction as the emission area. Below will be The bundle dimensions measured in the plane of symmetry passing through I-I as the main axis and in that passing through II-II The plane of symmetry is referred to as the minor axis. The relationship between the axes measured in this way, the ellipticity e_ referred to, even if the axes are measured in one place where the bundle cross-section is not an ellipse. Also the aspect ratio of the different grids and Anode drilling is referred to below with e_. With the The main lens becomes an object 21 which is at a distance ρ is in front of the main level 19, shown in a level 22, which is at a distance £ behind the main level 19. In Fig. 3 this image is shown with a construction beam for an electron beam. The item 21 is the smallest cross-section of the electron bundle in the plane of symmetry containing the minor axis considered. In fact, here is the virtual object

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gemeint, d.h. der Gegenstand, der gefunden wird, wenn die erzeugenden Linien des Elektronenbündels im Aequipotentialgebiet geradlinig im Dingraum bis zum Schnittpunkt mit einer optischen Achse 2k in Fig. 3 verlängert werden. Beim erwähnten Strahlerzeugungssystem hat p_ einen Wert von 60 mm und, wenn das System bei einer 90° 21-inch-Indexfarbröhre benutzt wird, £ einen Wert von 400 mm. Als Nebenbedingung wird jetzt z.B. gestellt, dass in der Symmetrieebene durch die Hauptachse das Elektronenbundel hinter der Hauptebene parallel zur optischen Achse verläuft. In Fig. 3 wird ein Konstruktionsstrahl für die Hauptachse durch 25 bezeichnet. In dieser Figur liegt somit das oberhalb der optischen Achse Gezeichnete in der Nebenacjise enthaltenden Symmetrieebene, während das unterhalb der optischen Achse Gezeichnete in der die Hauptachse enthaltenden Symmetrieebene liegt. Die beiden in einer Ebene gezeichneten Ebenen stehen somit tatsächlich senkrecht aufeinander. Die gestellte Bedingung lässt sich durch eine richtige Wahl der Elliptizität e^ der emittierenden Kathodenfläche erfüllen. Diese Elliptizität ist durch die Form der Steuergitteröffnung bestimmbar. Zur besseren Erkenntnis ist in Fig. k eine empirisch bestimmte Kurvenschar dargestellt, in der das Ausmass des Astigmatismus des Elektronenbündels in einer Länge A. (einem sagittalen Abstand 26, wie in Fig. 3 dargestellt ist) in Abhängigkeit vom Achsenverhältnis e^ der emittierenden Kathodenfläche und vom Achsenverhältnis der Steuergitter8ffnung ausgedrückt,dargestellt ist. Dabei hat es sich herausgestellt, dass die Elliptizität einer elliptischen Steuergitteröffnung von der emittierendenis meant, ie the object that is found when the generating lines of the electron beam in the equipotential region are elongated in a straight line in the object space up to the point of intersection with an optical axis 2k in FIG. In the aforementioned beam generating system, p_ has a value of 60 mm and, if the system is used with a 90 ° 21-inch index color tube, £ has a value of 400 mm. As a secondary condition, it is now set, for example, that in the plane of symmetry through the main axis, the electron bundle behind the main plane runs parallel to the optical axis. In FIG. 3, a construction ray for the major axis is denoted by 25. In this figure, what is drawn above the optical axis lies in the plane of symmetry containing the secondary axis, while that drawn below the optical axis lies in the plane of symmetry containing the main axis. The two planes drawn in one plane are therefore actually perpendicular to one another. The condition set can be met by a correct choice of the ellipticity e ^ of the emitting cathode surface. This ellipticity can be determined by the shape of the control grid opening. For better understanding, FIG. K shows an empirically determined family of curves in which the extent of the astigmatism of the electron beam in a length A. (a sagittal distance 26, as shown in FIG. 3) as a function of the axial ratio e ^ of the emitting cathode area and expressed in terms of the axial ratio of the control grid opening. It has been found that the ellipticity of an elliptical control grid opening depends on the emitting

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KathodenflSche übernommen wird. Auf eine Stromstärkenabhängigkeit und eine Abhängigkeit von der Oe'ffnung in der ersten Anode bzw. der Spannung der ersten Anode wird hier nicht näher eingegangen. Die Bedingung für ein paralleles oder jedenfalls nichtdivergierendes Bündel in der Richtung der Hauptachse lSsst sich einfach aus Fig. 3 ableiten. SieCathode surface is taken over. On a current strength dependency and a dependency on the opening in the first anode or the voltage of the first anode becomes here not detailed. The condition for a parallel or at least non-diverging bundle in the direction the main axis can easily be derived from FIG. she

wird gegeben durch ρ > ^s (q + p).is given by ρ> ^ s (q + p).

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ergibt sich dabei, mit ρ = 60 mm und ρ + q = k60 mm As ^ GemSss Fig. 4 muss dann die Elliptizität der Emissionsfläche k betragen. Dies ist mit einer Steuergitteröffnung in Form einer Ellipse mit je ^. h erzielbar. Dabei ist es vorteilhaft, möglichst nahe an den höchstzulässigen Wert von £ heranzukommen, denn dadurch werden sowohl das Bündeldurchmesser als auch die Abmessung der Nebenachse der Auftreffläche möglichst gut bemessen. Es stellt sich heraus, dass ein Elektronenstrahlerzeugungssystem mit einer Ellipse mit Achsen von 350 /um und iU00/um für eine 90° 29-inch-Röhre im Prinzip zufriedenstellend wirkt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch vorzugsweise ein Tetrodensystem mit einer anderen Form der Gitteröffnung benutzt, weil sich dadurch eine umfassendere Einstellmöglichkeit und wenigere Aberrationen ergeben.In the embodiment described above, the result is that with ρ = 60 mm and ρ + q = k60 mm As ^ According to FIG. 4, the ellipticity of the emission surface must then be k . This is with a control grid opening in the form of an ellipse with ^ each. h achievable. It is advantageous to get as close as possible to the maximum permissible value of £, because this means that both the bundle diameter and the dimensions of the minor axis of the impact surface are measured as well as possible. It turns out that an electron gun having an ellipse with axes of 350 / µm and iU00 / µm for a 90 ° 29-inch tube works satisfactorily in principle. In a preferred embodiment, however, a tetrode system with a different shape of the grating opening is preferably used, because this results in a more extensive adjustment possibility and fewer aberrations.

Wenn ein Elektronenstrahlerzeugungssystem von der geschilderten Art in einer Elektronenstrahlröhre befriedigend wirkt, lässt sich daraus unmittelbar ein System für einen anderen Röhrentyp ableiten. Wenn z.B. eine 110* 23-inch-Indexfarbröhre benutzt wird, bei der der Abstand q zwischenWhen an electron gun of the type described in a cathode ray tube is satisfactory works, a system for a different type of tube can be derived from it. For example, if a 110 * 23-inch index color tube is used where the distance q between

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der Hauptebene der Hauptlinse und dem Schirm 315 mm beträgt, so ergibt sich ein Vergrösserungsfaktor von in diesem Falle höchstens etwa 6,5 in einer Dingentfernung £ von 50 mm. Aus der Formel ρ X Λβ (q + ρ) ergibt sich sodann As ^. 6. Gem9ss Fig. k entspricht dies einem Wert von 3»5 für die Elliptizität der Emissionsfläche. Dies ist mit einer Gitterbohrung in Form einer Ellipse mit dieser Elliptizität erhaltbar, Aus Messungen hat sich ergeben, dass bei der Auftreffleckbildung Aberrationen auftreten, und dass diese Aberrationen dadurch verringert werden können, dass Gitteröffnungen mit Diamantform oder mit einer durch zwei Kreisbögen begrenzten Form, die nachstehend als Kreiszweieck bezeichnet wird, verwendet werden. Die Emissionsfläche ist wieder eine Ellipse, aber die Elliptizität ist kleiner als das Achsenverhältnis der Gitteröffnung. Dies ist in Fig. h dadurch dargestellt, dass ausser einer Kurve a für eine Ellipse eine Kurve b_ für eine Kreiszweieckforra und eine Kurve £ für eine Diamantform gezeichnet sind. Dadurch ist der Vorteil einer verhältnismSssig langen Gitterbohrung mit einem kleineren Wert für i\s gekuppelt. Durch Potentialberechnungen für die Kathodenoberfläche lässt sich bei jeder Konfiguration und jedem Potential des Steuergitters und etwaiger weiteren Elektroden die Emissionsfläche errechnen.the main plane of the main lens and the screen is 315 mm, the result is a magnification factor of at most about 6.5 in this case at a thing distance £ of 50 mm. The formula ρ X Λβ (q + ρ) then results in As ^. 6. According to FIG. K , this corresponds to a value of 3 »5 for the ellipticity of the emission surface. This can be achieved with a grid hole in the form of an ellipse with this ellipticity. Measurements have shown that aberrations occur during the formation of impingement spots, and that these aberrations can be reduced by making grid openings with a diamond shape or with a shape delimited by two circular arcs hereinafter referred to as a circular triangle, can be used. The emission surface is again an ellipse, but the ellipticity is smaller than the axis ratio of the grating opening. This is shown in FIG. H in that, in addition to a curve a for an ellipse, a curve b_ for a circular two-corner shape and a curve E for a diamond shape are drawn. This means that the advantage of a relatively long grid hole is coupled with a smaller value for i \ s. By means of potential calculations for the cathode surface, the emission area can be calculated for every configuration and every potential of the control grid and any other electrodes.

Ein praktischer Vorteil der Diamantform gegenüber der Ellipse oder dem Kreiszweieck ist, dass beim Zusammenbau eines Tetrodensystems, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, die Oeffnungen des Steuergitters und der ersten Anode mit einer hohen Genauigkeit in bezug auf einander angeordnetA practical advantage of the diamond shape over the ellipse or the circular triangle is that during assembly a tetrode system, as shown in FIGS. 1 and 2, the openings of the control grid and the first anode arranged with a high accuracy with respect to each other

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werden können. Nicht nur fällt eine schiefe Orientierung visuell eher auf bei geradlinigen Begrenzungen, sondern es kann auch für den Zusammenbau mit höherer Genauigkeit eine Montagelehre Verwendung finden. Die Oeffnungen in den Platten werden z.B. durch Elektroerosion hergestellt. Auch dabei ermöglicht eine geradlinige Begrenzung eine höhere Genauigkeit. Die Gitteröffnung und die Oeffnung in der ersten Anode können auch parallel orientiert sein. Dies kann z.B. bei Elektronenstrahlröhren Anwendung finden, bei denen eine Brennlinie erwünscht ist, wie z.B. der Auftreffleck eines Röntgenstrahlen erzeugenden ElektronenbtlndeIs in einer Röntgenröhre mit Brennlinie.can be. Not only does a wrong orientation fall visually tends to be based on straight-line boundaries, but it can also be used for assembling with higher accuracy one Find assembly jig use. The openings in the plates are made, for example, by electrical discharge machining. Also there a straight line limitation enables a higher accuracy. The grid opening and the opening in the first anode can also be oriented in parallel. This can be used, for example, with cathode ray tubes that have a focal line is desirable, such as the impact spot of an X-ray generating electron beam in an X-ray tube with focal line.

Xm allgemeinen lässt sich ein Elektronenbündel unter sonst gleichen Verhältnissen zu einem umso engeren Auftrefffleck fokussieren, je grosser die Länge sein darf. Dies findet seine Ursache in einer Verringerung der Einwirkung der Raumladung auf die Auftreffleckbildung, indem der Elektronenstrom über eine grössere (langgestreckte) Fläche verteilt wird. Dadurch, dass man überdies von einer ovalen Emissionsfläche ausgeht, ergibt sich dieser Gewinn nicht nur zwischen der Hauptebene und dem Bildschirm, d.h. im wesentlichen in der Nähe des Bildschirmes, sondern auch bei der Bildung der Ueberkreuzung (cross over), die nunmehr auch eine Linienform statt einer Kreisform aufweist. Durch eine zweckmässige Bemessung, die bei einem gegebenen Astigmatismus, einer gegebenen Abbildung und Stromstärke durch Berechnungen gefunden werden kann, lässt sich eine Ausgleichswirkung zwischenIn general, under otherwise identical conditions, an electron bundle can be focused to a narrower point of impact, the greater the length. This is due to a reduction in the effect of the space charge on the formation of the impingement leak by distributing the electron flow over a larger (elongated) area. Because an oval emission surface is also assumed, this gain results not only between the main plane and the screen, i.e. essentially in the vicinity of the screen, but also when the crossover is formed, which is now also a line shape instead of a circular shape. With a suitable dimensioning, which can be found through calculations for a given astigmatism, a given image and current strength, a compensating effect can be found between

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Raumladungseinwirkung und der Einwirkung der sphärischen
Aberration der Hauptlinse auf das Elektronenbündel erreichen. Dadurch ist ein engerer Auftreffleck realisierbar als auf
Grund der beiden die betreffende Achse des Auftrefflecks
vergrBssernden Grossen je für sich möglich wäre.Space charge action and the action of the spherical
Achieve aberration of the main lens on the electron beam. As a result, a narrower impact spot can be realized than on
The reason for the two is the relevant axis of the impact leak
magnifying size would ever be possible in itself.

An Hand von Fig. 5 wird nachstehend eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in der Gestalt einer 90° 11-inch-Indexfarbröhre näher erläutert. Die Figur zeigt einen in der Zeilenrichtung geführten Schnitt 30, der mit der durch die Nebenachse eines Elektronenstrahlerzeugungssystems 31 zusammenfällt, einen in der Bildrichtung geführten Schnitt 32, der mit der durch die Hauptachse des Systems gehenden Symmetrieebene zusammenfällt, und einen längs einer Diagonale geführten Schnitt 33 eines 90° 11-inch Kolbens. In der Röhre befinden sich auf dem Schirm 3k drei Farbphosphore, die in Form von Streifen mit einer Breite von etwa 100 ,van senkrecht zur Zeilenrichtung des Fernsehbildes, d.h. in der Richtung der Hauptachse, angebracht sind. Zwischen den Phosphoren,
die mit R, G und B für rot, grün und blau bezeichnet sind, befinden sich Streifen 35 aus einem inerten dunklen Material. Diese schwarzen Streifen sind vorzugsweise gleich breit wie die Farbstreifen und sind vorgesehen, um eine gute Farbenreinheit im Bild zu ermöglichen. Dieses Streifenmuster ist mit einer dünnen Aluminiumschicht 36 überzogen, die den
ganzen Schirm auf dem gleichen Potential hält und gleichzeitig als Lichttrennung wirksam ist. Auf dieser Alumiraiumschicht, der "metal backing", sind hinter jede« zweiten
schwarzen Streifen Phosphorstreifen 37 angebracht, die ausA preferred embodiment of the invention in the form of a 90 ° 11-inch index color tube is explained in more detail below with reference to FIG. The figure shows a section 30 made in the line direction, which coincides with that through the minor axis of an electron gun 31, a cut 32 made in the image direction, which coincides with the plane of symmetry passing through the main axis of the system, and a section 33 made along a diagonal a 90 ° 11-inch piston. In the tube there are three color phosphors on the screen 3k , which are attached in the form of strips with a width of about 100 , van perpendicular to the line direction of the television picture, ie in the direction of the main axis. Between the phosphors
denoted by R, G and B for red, green and blue, there are strips 35 of an inert dark material. These black stripes are preferably the same width as the color stripes and are provided in order to enable good color purity in the image. This striped pattern is covered with a thin aluminum layer 36, which the
keeps the whole screen at the same potential and at the same time acts as a light separator. On this aluminum layer, the "metal backing", are behind every «second
black stripes phosphor strips 37 attached, which consist of

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einem Phosphor nit kurzwelliger Lumineszenz bestehen, der nachstehend als UV-Phoyphor bezeichnet wird. Von diesem UV-Phosphor bei der Passage des Auftrefflecks ausgesendete Strahlungsimpulse werden durch ein Fenster 38 hindurch von einem Photovervielfacher 39 aufgefangen. Mittels nicht dargestellter Einlauflinien zum Auffinden der richtigen Phase ergibt sich so ein Indexsystem, bei dem das Elektronenstrahl er zeugungssy st em farbabhängig gesteuert werden kann. Zum Schreiben des Fernsehbildes ist der Hals des Kolbens durch eine elektromagnetische Ablenkvorrichtung kO umgeben. Das sehr schematisch dargestellte Elektronenstrahlerzeugungssystem enthalt ausser der Kathode 1, dem Steuergitter 2, der ersten Anode 3» den Hochspannungsanoden k und 6 und der Hauptlinsenelektrode 5 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden 4 und 6 und einem elektrischen Leiter 42 zwischen der Anode 6 und einer nicht dargestellten elektrisch leitenden Schicht auf der Innenwand des Kolbens. Diese leitende Schicht bildet zusammen mit der Schicht 36 einen Leiter. Zur Steuerung des Elektronenstrahlerzeugungssystems sind DurchfOhrungsstifte 43 vorgesehen, mit denen die Hauptlinsenelektrode, die erste Anode, das Steuergitter die Kathode usw. elektrisch leitend verbunden sind. Der Abstand zwischen der Hauptebene 19 der Hauptlinse und dem Bildschirm beträgt 180 mm. Bei einen Vergrösserungsfaktor wird dann ρ = 30 mm, q = 180 mm und ρ + q = 210 mm. Dies ergibt für /±s einen Wert von etwa 4,3. Eine Ellipse mit e_ = 3 würde diese Anforderungen erfüllen. Aus den vorstehend erwähnten Gründen wird jedoch eine Diamantform bevorzugt,a phosphor with short-wave luminescence, which is hereinafter referred to as UV-Phoyphor. Radiation pulses emitted by this UV phosphor during the passage of the impingement leak are picked up by a photomultiplier 39 through a window 38. By means of inlet lines, not shown, for finding the correct phase, an index system results in which the electron beam can be controlled depending on color. To write the television picture, the neck of the piston is surrounded by an electromagnetic deflection device kO . The electron gun system shown very schematically contains, in addition to the cathode 1, the control grid 2, the first anode 3, the high-voltage anodes k and 6 and the main lens electrode 5, an electrically conductive connection between the electrodes 4 and 6 and an electrical conductor 42 between the anode 6 and a electrically conductive layer, not shown, on the inner wall of the piston. This conductive layer, together with the layer 36, forms a conductor. To control the electron gun, feed-through pins 43 are provided, with which the main lens electrode, the first anode, the control grid, the cathode, etc. are connected in an electrically conductive manner. The distance between the main plane 19 of the main lens and the screen is 180 mm. With a magnification factor, ρ = 30 mm, q = 180 mm and ρ + q = 210 mm. This gives a value of about 4.3 for / ± s. An ellipse with e_ = 3 would meet these requirements. For the reasons mentioned above, however, a diamond shape is preferred,

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und zwar im vorliegenden Beispiel mit einem Achsenverhältnis von etwa 4,5· Die Diamantform besteht aus einem Rechteck vonin the present example with an aspect ratio of about 4.5 · The diamond shape consists of a rectangle of

150 χ 200/um , wobei der Wert I50 ,um in der Nebenachsenrichtung liegt. An die Seiten von 150/um schliessen sich Dreiecke mit einer Höhe von 250 /um an, so dass die Gesamtlänge der Oeffnung 650 /um ist. Insbesondere die Abmessung der Dreiecke ist, sofern sie ausreichend hoch sind, nicht sehr kritisch. Mit einer solchen Steuergitteröffnung und einer150 χ 200 / µm, with the value I50 being in the minor axis direction lies. On the sides of 150 / um close Triangles with a height of 250 / um, so the total length the opening is 650 / um. In particular, the dimensions of the triangles, provided they are sufficiently high, are not very large critical. With one such control grid opening and one

2 angepassten ersten Anodenbohrung von etwa 250 χ 800/um mit einem quadratischen mittleren Teil wurde ein Elektronenstrahlerzeugungssystem hergestellt, mittels dessen in der beschriebenen Röhre ein gutes Bild erzeugt werden kann. Eine 90° 11-inch-Röhre eignet sich besonders gut zur Verwendung in einem tragbaren Fernsehempfänger. Die Hochspannung muss etwa 15 kV betragen. Durch Variierung der Spannung an der ersten Anode kann der Grad des Astigmatismus des Bündels geändert werden, ohne dass sich die Stromkennlinie des Systems stark ändert. Dies kann z.B. vorteilhaft sein, wenn wegen infolge der Ablenkung auftretender Fehler ein anderer Astigmatismus gewünscht ist. Im Prinzip ist es möglich, eine dynamische Regelung des Astigmatismus dadurch durchzuführen, dass die Spannung an der ersten Anode mit der Ablenkung gekoppelt wird.2 adapted first anode bore of about 250 χ 800 / µm with a square central part was an electron gun produced, by means of which a good image can be generated in the tube described. One 90 ° 11 inch tube is particularly well suited for use in a portable television receiver. The high voltage must be around 15 kV be. By varying the voltage on the first anode, the degree of astigmatism of the bundle can be changed, without the current characteristic of the system changing significantly. This can be advantageous, for example, if due to the Deflection occurring errors a different astigmatism is desired. In principle it is possible to use dynamic regulation of astigmatism by coupling the voltage at the first anode with the deflection.

Aehnliche Erwägungen führen für eine 110° 23-inch-Indexfarbröhre zu einem Elektronenstrahlerzeugungssystem mit einer Diamantform mit einer kurzen Achse von 300 ,um und einer grossen Achse von 1300 /um, wobei der mittlere Teil 400/um lang ist. Die erste Anode hat dabei eine DiamantformSimilar considerations apply to a 110 ° 23-inch color index tube to an electron gun having a diamond shape with a short axis of 300 µm and a major axis of 1300 / um, the middle part 400 / µm long. The first anode has a diamond shape

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mit einem Quadrat von 550 /um und einer Gesamtlange von 1650 /um. Bei allen geschilderten Strahlerzeugungssystemen fängt die Blende beim Spitzenstrom höchstens 5 bis des Bündelstroms ab. with a square of 550 / µm and an overall length of 1650 / µm. In all of the beam generation systems described, the diaphragm catches a maximum of 5 to the bundle current at the peak current.

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Claims

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PATENT CLAIMS t

■ ζ * - \
/ 1. J cathode ray tube comprising a display screen and an electron gun that a beam emitted from the cathode electron beam is provided in an image plane with a cathode, a control grid, an accelerating anode, a non-rotationally symmetrical electron-optical element and a main lens for forming a Auftrefflecks, characterized in that the non-rotationally symmetrical element brings about an emitting cathode surface with an oval outline and an astigmatic electron bundle and the position of the main lens is adapted to the degree of astigmatism of the bundle in such a way that an image of the electron bundle in the image plane forms a sharply delimited impact spot with a predetermined axial ratio.

2. Cathode ray tube according to claim 1, characterized in that the non-rotationally symmetrical electron-optical Element consisting of a grid opening with a non-rotationally symmetrical one There is a limitation.

3. Cathode ray tube according to claim 1 or 2, characterized in that the grid opening has the shape of a Has ellipse.

4. Cathode ray tube according to claim 2, characterized in that the grid opening with respect to a Ellipse with the corresponding axis ratio and corresponding Width has a smaller area.

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5. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungen des nichtrotationssymmetrischen Elementes gerade Linien sind. 6· Elektronenstrahlröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites nichtrot at ions symmetrisches elektronenoptisches Element vorgesehen ist.5. Cathode ray tube according to claim 1, 2 or k, characterized in that the boundaries of the non-rotationally symmetrical element are straight lines. 6. Cathode ray tube according to one of the preceding claims, characterized in that a second non-rotationally symmetrical electron-optical element is provided.

7. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite nicht-rotationssymmetrische Element die Oeffnung in einer ersten Anode ist und die beiden Elemente in bezug auf einander überkreuzt orientiert sind.7. Cathode ray tube according to claim 6, characterized in that the second non-rotationally symmetrical Element is the opening in a first anode and the two elements are oriented crossed with respect to one another are.

8. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, dass die beiden nicht-rotationssymmetrischen Oeffnungen eine Diamantform aufweisen und die LBnge eines rechteckigen mittleren Teiles des ersten Elementes höchstens gleich der Breite eines entsprechenden rechteckigen mittleren Teiles des zweiten Elementes ist.8. cathode ray tube according to claim 7t, characterized in that the two non-rotationally symmetrical Openings have a diamond shape and the length of a rectangular central part of the first element at most is equal to the width of a corresponding rectangular central part of the second element.

9· Elektronenstrahlröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Indexfarbfernsehröhre ist.9 · Cathode ray tube according to one of the preceding Claims, characterized in that it is an index color television tube.

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